این مقاله نحوه لولهکشی سیستم حرارت مرکزی را بررسی میکند و انواع سیستمهای لولهکشی توزیع آب سرمایش و گرمایش را معرفی میکند.
انواع سیستمهای لولهکشی از نظر ارتباط با هوای آزاد به دو دسته تقسیم میشوند:
- سیستم باز
- سیستم بسته
سیستم باز و سیستم بسته چیست؟
سیستم باز: در این سیستم، آب موتورخانه به سمت مخزنی جریان مییابد که با هوای آزاد در ارتباط است؛ نمونه رایج آن برجهای خنککننده هستند.
آب خروجی از کندانسور، با تبخیر جزئی خودش خنک میشود و دوباره توسط پمپ به کندانسور برمیگردد. این جریان دو نوع دارد: جریان مخالف (آب از بالا به پایین، هوا از پایین به بالا) و جریان متقاطع (آب از بالا به پایین، هوا از پهلو).
سیستم بسته: در این سیستم، جریان آب در هیچ نقطهای در معرض هوای آزاد قرار نمیگیرد. این سیستمها معمولاً یک منبع انبساط دارند که با هوای آزاد در ارتباط است، اما سطح آبی که در معرض هواست ناچیز است.
در سیستم بسته، برگشت آب به سه شکل ممکن است انجام شود: معکوس، مستقیم و یکلولهای — که هرکدام در ادامه توضیح داده میشوند.
سیستمهای لولهکشی توزیع آب سرمایش و گرمایش
برای تأمین بار حرارتی و برودتی، از کویلهای سرمایی و گرمایی یا وسایل حرارتی دیگری مانند رادیاتور یا فنکویل استفاده میشود. آب سرد و گرم لازم برای این وسایل، توسط تأسیسات مرکزی تأمین و از طریق سیستم لولهکشی به آنها منتقل میشود.
وظیفه سیستم لولهکشی، رساندن آب از تأسیسات مرکزی به وسایل حرارتی و بازگرداندن آب خروجی از آنها به تأسیسات مرکزی است. برای این کار میتوان از چهار سیستم لولهکشی متفاوت استفاده کرد که در ادامه هرکدام را بررسی میکنیم.
سیستم یکلولهای
سیستم یکلولهای مستقیم
سیستم یکلولهای سادهترین نوع لولهکشی است. آب پس از خروج از تأسیسات مرکزی، وارد اولین وسیله حرارتی میشود، سپس وارد دومین وسیله میشود و همینطور تا آخرین وسیله ادامه مییابد؛ در پایان، آب از آخرین وسیله به تأسیسات مرکزی برمیگردد.
این سیستم کمترین میزان لوله را مصرف میکند، اما دو ایراد عمده دارد:
- اگر جریان در یکی از وسایل حرارتی بسته شود، کل جریان سیستم قطع میشود.
- دمای آب پس از خروج از هر وسیله حرارتی، به دلیل تبادل حرارت با هوای محیط تغییر میکند؛ در نتیجه انتقال حرارت در آخرین وسیله، کمتر از اولین وسیله است.
برای رفع ایراد اول، از مسیرهای کنارگذر در محل انشعاب وسایل حرارتی استفاده میشود. سهراهیهای انشعاب به منحرفکنندههایی مجهزند که بخشی از جریان را به وسیله حرارتی میفرستند و بخش دیگر را از مسیر کنارگذر عبور میدهند. با این روش، ایراد اول حل میشود؛ اما ایراد دوم همچنان باقی است.
اتصالات جهت انشعاب
سیستم دولولهای مستقیم
در این سیستم، برخلاف سیستم یکلولهای که وسایل حرارتی سری میشوند، وسایل حرارتی بهصورت موازی به هم متصل میشوند.
مدار لولهکشی مستقیم
در این حالت، دمای آب ورودی و خروجی همه وسایل حرارتی برابر است و قطع جریان در یک وسیله، جریان کل سیستم را قطع نمیکند. مصرف لوله هم نسبتاً کم است — اما یک مشکل عمده دارد.
طول مسیر رفت و برگشت آب برای هر مصرفکننده متفاوت است: اولین مصرفکننده کوتاهترین و آخرین مصرفکننده بلندترین مسیر را دارد. چون افت فشار با طول مسیر متناسب است، جریان آب هم به همین ترتیب در اولین مصرفکننده بیشترین و در آخرین مصرفکننده کمترین مقدار را دارد؛ به عبارت دیگر، سیستم نامتعادل است.
برای متعادل کردن سیستم، از شیرهای متعادلکننده در هر انشعاب استفاده میشود. این شیرها میزان تغییرات فشار بر حسب تغییر جریان را مشخص میکنند که به آن «ضریب جریان» یا Kv میگویند:
با داشتن Kv و تنظیم میزان بازبودن شیر، میتوان افت فشار همه شاخهها را برابر کرد و جریان سیستم را متعادل نمود.
سیستم لولهکشی معکوس (Reverse)
در سیستم معکوس، شبکه لولهکشی طوری طراحی میشود که طول مسیر رفت و برگشت برای همه مصرفکنندهها برابر باشد.
مدار لولهکشی معکوس
با برابر بودن طول لوله رفت و برگشت، افت فشار ناشی از مسیر لولهکشی هم در همه مسیرها برابر میشود. اما چون افت فشار داخلی وسایل حرارتی با هم یکسان نیست، سیستم کاملاً متعادل نمیشود.
برای تعادل کامل باید از شیرهای متعادلکننده استفاده کرد؛ اما افت فشاری که این شیرها باید ایجاد کنند، بسیار کمتر از سیستم دولولهای مستقیم است. اگر اختلاف افت فشار داخلی وسایل حرارتی زیاد نباشد، میتوان از شیر متعادلکننده صرفنظر کرد. نکته منفی این سیستم، مصرف لوله بیشتر نسبت به سیستم دولولهای است — چون از سه مسیر لوله استفاده میشود.
سیستمهای اولیه-ثانویه (Primary-Secondary)
سیستم لولهکشی آب سرد یا گرم، یک سیستم بسته است که سیستم پمپاژ وظیفه گردش آب در آن را دارد. در سیستمهای اولیه-ثانویه، علاوه بر سیستم بسته اصلی مجهز به پمپاژ، از شبکههای بسته مجهز به پمپاژ ثانویه هم استفاده میشود.
سیستم لولهکشی اولیه و ثانویه
پمپ اصلی، جریان آب کل سیستم و افت فشار شبکه اصلی را تأمین میکند؛ هر پمپ ثانویه هم افت فشار و جریان شبکه مربوط به خودش را تأمین میکند.
اگر یک یا چند وسیله حرارتی استفاده نشوند، یا دمای فضای مربوطه به حد مطلوب برسد، پمپ همان شبکه از مدار خارج میشود و جریانی از آن عبور نمیکند. جریان آب در لولههای Interface (مشترک بین شبکه اولیه و ثانویه) باید ناچیز باشد؛ به همین دلیل طول این لوله نباید از ۲ فوت تجاوز کند.
جمعبندی: کدام سیستم لولهکشی مناسب پروژه شماست؟
| سیستم | مصرف لوله | مزیت اصلی | ایراد اصلی |
|---|---|---|---|
| یکلولهای | کمترین | ساده و کمهزینه | افت دمای تدریجی در طول مسیر |
| دولولهای مستقیم | نسبتاً کم | دمای یکسان برای همه مصرفکنندهها | نیاز به شیر متعادلکننده در هر انشعاب |
| معکوس (Reverse) | بیشترین | تعادل طبیعی بدون نیاز شدید به شیر متعادلکننده | مصرف لوله بالاتر |
| اولیه-ثانویه | متوسط، بسته به تعداد زون | کنترل مستقل هر زون | پیچیدگی طراحی و اجرا |
انتخاب نهایی به بودجه پروژه، تعداد و پراکندگی وسایل حرارتی، و نیاز به کنترل مستقل هر زون بستگی دارد. برای اجرای صحیح هر کدام از این سیستمها — از اجرای لولهکشی موتورخانه گرفته تا عایقکاری صحیح لولهها — طراحی و اجرای دقیق نقش تعیینکنندهای در راندمان نهایی سیستم دارد.
سوالات متداول
کدام سیستم لولهکشی کمترین لوله را مصرف میکند؟
سیستم یکلولهای کمترین مصرف لوله را دارد، اما به دلیل افت تدریجی دما در طول مسیر، برای پروژههای بزرگ با تعداد وسیله حرارتی زیاد مناسب نیست.
چرا سیستم دولولهای مستقیم نیاز به شیر متعادلکننده دارد؟
چون طول مسیر رفت و برگشت برای هر مصرفکننده متفاوت است؛ بدون شیر متعادلکننده، مصرفکنندههای نزدیکتر جریان بیشتر و مصرفکنندههای دورتر جریان کمتری دریافت میکنند.
سیستم اولیه-ثانویه چه زمانی مناسب است؟
وقتی ساختمان چند زون با نیاز کنترلی مستقل داشته باشد؛ این سیستم اجازه میدهد هر زون پمپ و مدار جداگانه داشته باشد بدون اینکه روی کل سیستم اصلی تأثیر بگذارد.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز میباشد
با سلام وعرض ادب مفید بود متشکر